Question

陽離子交換膜能在直流電場的作用下選擇性地透過電解液中的陽離子使向陰極遷移，陰離子交換膜則能在直流電場的作用下選擇性地透過電解液中的陰離子使向陽極遷移。同時在電解槽（稱為“電滲析器”）中使用合適型號的這兩種膜（簡稱“陽膜”和“陰膜”），可以在直流電場的作用下進行海水的電滲析脫鹽而使海水淡化。
海水中主要離子的含量平均值如下：
Cl^－18 980 mg·L^-1，Na⁺：10 560 mg·L^-1，：2 560 mg·L^-1，Mg²⁺：1 272 mg·L^-1，Ca²⁺：400 mg·L^-1，K⁺：380 mg·L^-1，HCO₃^－：142 mg·L^-1
海水在電滲析器中部分變成淡水的原理，示意圖如圖2-21所示電滲析器中由許多對陽、陰膜圍成的許多“隔室”的寬度都很窄。脫鹽時，各隔室相間流動著“淡水”和“濃水”；在流動著“極水”的以石墨為電極材料的兩極發生電解反應。根據需要，可將幾臺電滲析器串聯使用。圖中標寫的離子符號，提供思考其在電場中的遷移方向。

圖2-21
回答下列問題：
（1）分別寫出海水在電滲析器中脫鹽時所得主要陽極產物和主要陰極產物的化學式。用以石棉布為隔膜的一般的惰性陽極電解槽來電解海水，能用以生產H₂嗎？為什么？
（2）致力于發展電滲析法、反滲透法等海水淡化新技術的直接社會效益是什么？
（3）已成功地聯合應用海水淡化新技術和一般的離子交換樹脂凈水法，由海水制得純水。又知海洋水能源（海洋水能發電）有其巨大的開發前景。你認為應怎樣綜合開發海洋能源，促成人類進入氫能時代？

Answer 1

（1）Cl₂、H₂ 因為陰極發生的反應可以得到H₂ 可以 （2）制氯氣、氫氣和高濃度的燒堿，同時得到淡水及高濃度鹵水。
（3）思路提示：太陽能發電，電滲析電解得氯堿類產品及淡水，鹵水的進一步開發利用。

（1）陽極：2Cl^--2e^-====Cl₂↑；陰極：2H⁺+ 2e^-====H₂↑。因為氯氣可以和燒堿反應，所以不能用于制氯氣，但制氫氣沒有什么問題。
（2）從以上原理看，至少可以得到電解產物氯氣、氫氣和高濃度的燒堿，同時得到淡水及可用于進一步利用的濃縮海水。